濕地松原產(chǎn)美國(guó)東南部，在我國(guó)引種栽培已經(jīng)100多年，是我國(guó)南方重要的速生用材樹(shù)種和綠色化工原料松脂生產(chǎn)樹(shù)種，也是優(yōu)良的松材線蟲(chóng)病抗性樹(shù)種。我國(guó)現(xiàn)有濕地松面積2200多萬(wàn)畝，僅初級(jí)原料松脂產(chǎn)值達(dá)20億元以上，木材和生態(tài)價(jià)值巨大。
鑒于濕地松巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，全球?qū)ζ溟_(kāi)展了近百年的遺傳育種工作，然而松類植物巨大保守的基因組和漫長(zhǎng)的生命周期嚴(yán)重阻礙了育種效率。中國(guó)林科院亞林所（國(guó)家林草局國(guó)外松培育工程技術(shù)研究中心）等單位聯(lián)合在濕地松遺傳育種方面加緊研究，于2022年2月14日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊plos genetics在線發(fā)表了題為”基于轉(zhuǎn)錄組的濕地松育種群體生長(zhǎng)、材性和松脂性狀的關(guān)聯(lián)研究”的論文。
該研究以我國(guó)濕地松第一輪遺傳選擇育種的基礎(chǔ)群體為研究對(duì)象，通過(guò)較大規(guī)模的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，解析了群體的遺傳結(jié)構(gòu)，證實(shí)濕地松基礎(chǔ)育種群體具有較低的近交系數(shù)，個(gè)體間遺傳距離適中，基于生長(zhǎng)和松脂性狀的連鎖不平衡效應(yīng)顯著，關(guān)聯(lián)分析獲得大量顯著相關(guān)的基因，突破了裸子植物巨大基因組遺傳研究瓶頸，有望推動(dòng)松樹(shù)育種進(jìn)入全基因組選擇時(shí)代，對(duì)提高濕地松良種的選育效率、保障我國(guó)木材安全和綠色化工原料松脂安全具有重要意義。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)林科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、浙江省重點(diǎn)林木育種等項(xiàng)目支持，論文通訊作者為中國(guó)林科院亞林所欒啟福副研究員，第一作者、第二作者分別為中國(guó)林科院亞林所博士研究生丁顯印、助理研究員刁姝，國(guó)家林草局國(guó)外松中心主任姜景民研究員、國(guó)外松中心外聘專家吳夏明教授參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和論文修改。
中國(guó)林科院亞林所國(guó)外松育種具有50多年歷史，構(gòu)建了較完整的輪回育種體系。近年來(lái)基于豐富的育種群體資源，研發(fā)了一系列生長(zhǎng)、材性評(píng)價(jià)技術(shù)，獲得大量表型數(shù)據(jù)，篩選建立240株代表性單株育種群體；建立了以轉(zhuǎn)錄組為基礎(chǔ)的分子育種體系，逐步解析松脂等基因家族信息。通過(guò)三代和二代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，每個(gè)單株組裝了平均長(zhǎng)度1960萬(wàn)個(gè)堿基的表達(dá)基因組（包含25.9萬(wàn)個(gè)完整的基因片段unigene），檢測(cè)發(fā)現(xiàn)每個(gè)基因片段平均包含2.87個(gè)高質(zhì)量單核苷酸多態(tài)性（snps）分子標(biāo)記，進(jìn)一步的基因組和表達(dá)組的分析關(guān)聯(lián)了大量生長(zhǎng)、松脂性狀基因及其核心基因，基因?qū)Ρ硇偷呢暙I(xiàn)達(dá)到10~20%，這一研究為高效準(zhǔn)確的濕地松早期分子遺傳選擇奠定了基礎(chǔ)。隨著油松、火炬松等松樹(shù)基因組參考序列的日益完善，基于濕地松高質(zhì)量轉(zhuǎn)錄組及松樹(shù)基因組數(shù)據(jù)必將實(shí)現(xiàn)濕地松等松樹(shù)從傳統(tǒng)育種向基因組育種的跨越，開(kāi)啟松樹(shù)精細(xì)育種時(shí)代，為分子設(shè)計(jì)速生優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)的松樹(shù)新品種提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。（欒啟福）